导读

人体酶是必需生命的催化剂

生命必需元素根据其在人体中的人体含量分为常量元素和微量元素，其中微量元素的必需含量少于0.01%，但对人体的微量生理活动具有重要意义。目前公认的元素人体必需微量元素有铁、铜、酶相锌、关研硒、究进铬、展情碘、况辨钴和钼。人体酶是必需生命的催化剂，参与人体生长发育、微量物质代谢等重要过程。元素微量元素是酶相许多人体酶的必需成分或辅助因子，人体中存在的关研1000多种酶中，约60%需要微量元素参加或激活。微量元素的缺乏或过量都会对人体健康造成不利影响，如今微量元素失衡状况加剧，因土壤、植物等各种外源性物质中微量元素缺乏引起的人体微量元素“隐性饥饿”现象越来越严重，进而对相关酶的合成及活性造成了影响，故本文对8种人体必需微量元素与酶活性的关系进行了综述。

1.人体必需微量元素铁与酶的关系

铁是人体中含量最高的必需微量元素，除了参与人体氧的运输和贮存外，铁还参与多种酶的合成。如：参与细胞色素氧化酶的合成代谢；参与人体氧化氢酶、琥珀酸脱氢酶和过氧化物酶的合成，以促进人肝脏中药物的代谢；它也与乙酰辅酶A和细胞色素C还原酶等的活性有着密切的关系。

在正常生理中，铁是细胞增殖所必需的，如：DNA合成需要铁依赖性核糖核苷酸还原酶。铁还是过氧化氢和一氧化二氮产生免疫细胞所需酶的重要组成部分，因此，铁缺乏会导致细胞免疫受损，特别是导致T细胞成熟缺陷，巨噬细胞分化停止和NKC活性受损。铁缺乏时还可通过抑制蛋白激酶C导致T细胞运动性降低，其主要机制可能是通过增加氧化剂水平及降低抗氧化酶活性。此外，有研究表明，铁可以促进溶酶体和组织蛋白酶D的释放，进而引起细胞凋亡。

当体内铁水平过高时，它会改变GSH-Px活性并增加细胞毒性醛的产生，损伤细胞器，如线粒体、肌质网、溶酶体等，引起心力衰竭。总之，铁密切影响着体内铁酶的活性，一旦异常会引发多种病症。

2.人体必需微量元素铜与酶的关系

铜是所有生物体内必不可少的微量元素，它主要通过酶的辅助因子形式参与体内自由基解毒和氧化磷酸化等代谢过程。
铜作为金属酶的辅助因子参与机体的重要功能，具体包括氧化应激（铜/锌超氧化物歧化酶）、线粒体呼吸链（细胞色素c氧化酶）、神经递质合成（多巴胺β-单加氧酶）、弹性蛋白合成（赖氨酰氧化酶）、肠细胞铁吸收（肝素）和色素沉着（酪氨酸酶）等。铜是铜蓝蛋白和铜-锌超氧化物歧化酶的重要成分，并且会影响过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的活性，与机体抗氧化过程密切相关。此外，缺铜引起贫血的机制也可能与铜依赖性酶有关，如铜蓝蛋白和细胞色素c氧化酶。

摄入过多的铜会降低人体抗氧化酶活性，并降低其清除脂质过氧化产物的能力。有研究显示，适量浓度的铜可使GSH-Px活性显著提高，而过量的铜则使GSH-Px活性降低。机体铜含量一定时，铜对硒和锌具有一定的促进作用，而当机体铜持续增加后，则显示拮抗作用，从而降低机体GSH-Px活性，进而降低了GSH-Px清除H₂O₂自由基的能力。郭剑英等的研究也表现出类似趋势，GSH-Px的活性随着Cu²⁺质量浓度的增加呈先升高后下降。

3.人体必需微量元素锌与酶的关系

锌与酶、蛋白质和信号转录因子的生物活性有关，参与体内各种平衡机制的维持，并作为多种酶的结构、调节和催化辅助因子，如组蛋白去乙酰化酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等。

锌在维持氧化还原稳态中起重要作用，其发挥抗氧化剂的作用是通过铜/锌超氧化物歧化酶的催化、上调金属硫蛋白(MT)的表达以及蛋白质巯基的保护等。锌可以降低促氧化剂酶如诱导型硝酸盐合成酶的活性，促进过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、抗氧化蛋白等的活化，抑制脂质过氧化。锌可以诱导超氧化物歧化酶(SODs)的辅助因子MT的产生，MT可以催化O^2-向H₂O₂的转化，后者是OH的清除剂。

锌金属酶对细胞生长至关重要，与多种DNA或RNA合成酶相关。体外试验表明，锌可改善滋养层细胞的侵袭和转移能力，这是通过促进信号转换器和转录激活剂3-基质金属蛋白酶-2/9信号通路实现的。

此外，锌作为多种金属酶的主要成分参与晶状体内糖酵解过程，参与维持晶状体内糖代谢过程中的无氧酵解酶系（如乳酸脱氢酶、醛糖酶、已糖激酶等）的活性，防止晶状体混浊。锌参与组成人体能力代谢的相关酶，如碳酸酐酶、乳酸脱氢酶等，与人体的运动能力密切相关。锌可降低高强度运动导致的肌酸激酶升高，缓解运动疲劳。锌还影响人体生殖系统中多种酶的合成及活性，如男性缺锌会影响精子发生过程中各种酶的活性，从而影响生殖功能。若锌缺乏则会影响唾液磷酸酶的活性和味蕾细胞更新，导致厌食、异食症。

当体内锌水平过高时，可降低心脏、肝脏中超氧化物岐化酶等酶的活性。

4.人体必需微量元素硒与酶的关系

硒是一种重要的，具有抗衰老、抗肿瘤和改善免疫机能的微量营养元素。

目前，研究较多的含硒蛋白有谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)家族成员和硒结合蛋白1，它们被认为与癌症风险或发展密切相关。谷胱甘肽过氧化酶在催化分解体内产生的过氧化物（包括过氧化氢）中起着重要作用，它与过氧化氢酶、超氧化歧化酶共同构成机体对抗氧化损伤多级酶防体系，进而防止内细胞氧化损伤病如大骨节病、克山病、癌症等的发生。硒结合蛋白1介导了硒的抗癌作用，可用于预测多种癌症患者的预后，与GPx密切相关。有研究显示宫颈癌组织中硒结合蛋白1表达与GPx活性呈负相关，在前列腺癌、肝细胞癌中也已证实二者呈明显负相关。

到目前仍有很多硒蛋白的功能和机制尚不完全清楚，如硒蛋白x(Selx)，它可以间接清除使机体产生氧化损伤的活性氧，作为重要的氧化还原酶在抵御机体氧化损伤方面起着重要作用，有研究显示，Selx基因沉默可提高人正常肝脏细胞(LO2)细胞株中GSH-Px和SOD的活性，维护机体的代谢平衡。

硒的缺乏会降低GSH-Px和多种类型硒蛋白的表达，进而降低清除自由基的能力，激活体内氧化应激和过氧化损伤的p53、环氧化酶(COX2)、p38、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等信号通路，引发细胞凋亡坏死，导致营养性肌营养不良。此外，体内低硒可能导致甲状腺中GSH-Px的活性降低，影响甲状腺过氧化物酶的活性，造成甲状腺肿。

当体内硒水平过高时，可抑制一些酶的活性及维生素B12和叶酸代谢紊乱等问题，引发机体心、肝、肾的病变。

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